DE4313787A1 - Verfahren zur Steuerung eines automatischen Stufenwechselgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automa­ tischen Stufenwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Einen wesentlichen Problemkreis bei der Konzipierung von Steue­ rungen für automatische Stufenwechselgetriebe stellt die Abstim­ mung der für einen Gangwechsel betätigten Schaltglieder dar. Den beim Schaltvorgang auftretenden Drehmomentänderungen im Antriebs­ strang ist von der Steuerung dahingehend Rechnung zu tragen, daß sie möglichst sanft unter Vermeidung ruckartiger Bewegungen im Antriebsstrang erfolgen. Eine einmal vorgenommene Abstimmung bleibt allerdings für alle Getriebe des gleichen Typs nicht über die gesamte Betriebsdauer hinweg optimal, weil beispielsweise To­ leranzen in der Fertigung der Schaltglieder, Verschleiß an den Schaltgliedern, schwankende Motorleistungen oder Leckagen im Be­ reich hydraulischer Betätigungselemente auftreten können. Insbe­ sondere beim Verschleiß der in der Regel als Lamellenkupplung ausgeführten Schaltglieder ist zu berücksichtigen, daß sich so­ wohl der Leerweg dieser Kupplungen als auch der Reibwert der Kupplungsoberflächen fortlaufend verändert.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Formen der adaptiven Regelung bekannt, mittels derer die ursprünglich vorgenommene Ab­ stimmung der Schaltung an die sich verändernden Verhältnisse in­ nerhalb der Getriebes angepaßt wird. So zeigt beispielsweise die DE-40 23 365-A1 ein Verfahren zur Schaltung eines automatischen Stufenwechselgetriebes, bei dem der zeitliche Zusammenhang zwi­ schen dem Lösen des den alten Gang haltenden Schaltgliedes und dem Einlegen des Schaltgliedes für den kommenden Gang in Abhän­ gigkeit von Drehzahländerungen oder Aggregateverlagerungen neu einstellbar ist.

Die DE-34 36 190-A1 zeigt eine adaptive Regelung, bei der die Schleifzeit, die Schaltzeit oder der Drehzahlgradient während der Schleifzeit der Schaltglieder mit einer vorgegebenen Soll-Größe verglichen wird. Im Falle einer Abweichung der gemessenen Ist-Größe von dem vorgegebenen Soll-Wert wird der die Kupplungen der Schaltglieder beaufschlagende hydraulische Druck verändert.

Mit den zuvor beschriebenen Verfahren ist es nicht möglich, die Ursache für die notwendig werdende Anpassung der Steuerung zu er­ mitteln. Aus diesem Grunde ist es auch nicht möglich, von den den Schaltvorgang charakterisierenden Größen immer genau diejenige zu verändern, welche der jeweiligen Ursache für die Anpassung be­ sonders gerecht wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für die Steuerung automatischer Stufenwechselgetriebe ein Verfah­ ren bereitzustellen, das jeweils eine situationsgerechte Anpas­ sung einer den Schaltvorgang charakterisierenden Größe vornimmt, wenn beim Schaltvorgang Abweichungen von der ursprünglich vorge­ nommenen Abstimmung eintreten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird also zur Beurteilung des Schaltvorganges nicht nur die Zeit für das Aus- und Einrücken der am Gangwechsel beteiligten Schaltglieder ausgewertet, sondern auch die dem ei­ gentlichen Schaltvorgang vorausgehende Totzeit. Diese ergibt sich nach dem von der Steuereinrichtung ausgelösten Signal zur Einlei­ tung eines Schaltvorganges zu einem geringen Teil aus der Lauf­ zeit des Stroms innerhalb der Elektrik und zu einem weitaus grö­ ßeren Teil aus Leerwegen in den Kupplungen der Schaltglieder. Durch die meßtechnische Erfassung dieser Totzeiten ist es mög­ lich, Leckagen im Bereich der die Schaltglieder beaufschlagenden hydraulischen Betätigungselemente oder eine Verlängerung des so­ genannten Luftweges festzustellen. In diesem Falle wäre dann als geeignete Anpassung beispielsweise das Niveau für den Druck zur Einleitung einer Schaltung entsprechend anzupassen. Ergänzend oder alternativ wäre es aber auch möglich, in der Steuerung den Sollwert der Zeit für die Vorbefüllung der hydraulischen Betäti­ gungselemente heraufzusetzen. Als Vorbefüllung ist dabei diejeni­ ge Maßnahme anzusehen, bei der ein Zylinder des hydraulischen Be­ tätigungselementes zunächst mit hydraulischer Flüssigkeit voll­ ständig gefüllt wird, ohne daß ein nennenswerter Arbeitsdruck aufgebracht wird. Diese Vorbefüllung ist beendet, wenn in den Zy­ lindern der Druck derart gesteigert ist, daß durch die Schalt­ glieder Drehmomente übertragbar werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß für seine Implementierung in der Steuereinrichtung automatischer Stufenwechselgetriebe auf die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe hinsichtlich ihres apparativen Aufbaus zurückgegriffen werden kann.

Mit Hilfe des in der Zeichnung dargestellten Diagramms sollen be­ sonders vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben werden. Man erkennt dort qualitativ den Verlauf einer Motordrehzahl n (gestrichelte Linie), den Druckverlauf des den Schaltgliedern zugeführten hydraulischen Hauptdruckes (strichpunktierte Linie) sowie den Verlauf des im Betätigungsele­ ment des Schaltgliedes wirksamen Betätigungsdruckes (durchgezogene Linie) über der Zeit t. Der in dem Diagramm ge­ zeigte Drehzahlverlauf gibt einen Hochschaltvorgang wieder. Es wird jedoch schon an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Rückschaltvorgänge be­ zieht.

Mit t₀ ist ein Zeitpunkt bezeichnet, zu dem von der Steuerein­ richtung ein Schaltvorgang eingeleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt ein Hauptdruck mit dem Druckniveau p_B vor. Nach Überwindung einer systemimmanenten Totzeit erfolgt zunächst eine Vorbefüllung der Druckräume der hydraulischen Betätigungselemente. Zum Zeit­ punkt t_F ist die Vorbefüllung abgeschlossen. Bis zu diesem Zeit­ punkt wird das Drehzahlverhalten des Motors in keiner Weise be­ einflußt. Erst zum Zeitpunkt t_F wird mit einem gegenüber dem Druck p_B veränderten Füllungsdruck p_F das hydraulische Betäti­ gungselement des Schaltgliedes derart gefüllt, daß durch das Schaltglied Drehmomente übertragen werden. Zu einem Zeitpunkt t_S ist dann meßtechnisch erfaßbar, daß die mehr und mehr in Eingriff geratenden Schaltglieder eine Veränderung der Motordrehzahl be­ wirken. Für diese Zwecke könnte auch ergänzend oder alternativ die Drehzahl einer Wandlerturbine oder eines Sonnenrades eines Planetengetriebes erfaßt werden. Die meßtechnische Erfassung des Zeitpunktes t_S beschränkt sich nicht auf die Feststellung der hier dargestellten absoluten Änderung Δn₁, sondern ist auch mög­ lich über die Erfassung des Drehzahlgradienten oder durch Bestim­ mung der aus den Momentenänderungen resultierenden Aggregatever­ lagerungen. Letztere können absolut oder als Ableitung nach der Zeit erfaßt und zur Bestimmung des Zeitpunktes t_S herangezogen werden.

Nach t_S kann eine weitere geänderte Druckbeaufschlagung der Betä­ tigungselemente mit dem Druckniveau p_S entfallen.

Zur Bestimmung des Zeitpunktes t_E können die gleichen Kriterien herangezogen werden wie für die Bestimmung des Zeitpunktes t_S. Die hier dargestellte Änderung der Drehzahl Δn₂ ist ebenfalls nur beispielhaft gewählt.

Das vorgeschlagene Verfahren beruht nun auf der folgenden erfin­ derseitiger Überlegung. Die Zeitspanne t_E-t_S ist eine Funktion der Größen Schaltdruck p_S, Motormoment M und Reibwert p in den Schaltgliedern. Dieser Zusammenhang ergibt sich aus der Überle­ gung, daß beispielsweise bei einem nachlassenden Motormoment M die Betätigung der Schaltglieder mit unverändertem Druckniveau p_S eine beschleunigte Reduzierung der Motordrehzahl ermöglicht. Da­ mit würde sich die Spanne t_E-t_S also verringern. Eine Verringe­ rung des Reibwertes µ in den Schaltgliedern hätte zur Folge, daß bei gleichbleibendem Schaltdruck p_S die Momentenänderung am Motor langsamer vollzogen würde, so daß die Spanne t_E-t_S verlängert würde. Schließlich würde eine Erhöhung des Schaltdruckes p_S zu einer Erhöhung der durch die Schaltglieder übertragbaren Momente führen, so daß die Änderung der Motordrehzahl beschleunigt würde und die Spanne t_E-t_S verkürzt würde.

Ähnliche Überlegungen gelten für die Zeitspanne t_S-t₀. Deren Be­ trag ist ebenfalls abhängig vom Motormoment M und Reibwert p in den Schaltgliedern der Betätigungselemente. Bei einem nachlassen­ den Motormoment M wird die Bremswirkung der Schaltglieder früher erfaßbar sein, so daß sich die Spanne t_S-t₀ verkürzen wird. Wie zuvor schon für die Spanne t_E-t_S schon beschrieben, führt bei­ spielsweise eine Verringerung des Reibwertes µ zu einer Verlänge­ rung der Zeitspanne t_S-t₀. Diese kann sich schließlich über die Betriebsdauer des Getriebes auch durch Vergrößerungen der Lecka­ gen V und der Luftwege s in den jeweiligen Schaltgliedern verlän­ gern.

Schließlich ist die Zeitspanne t_F-t₀ eine Funktion des Druckni­ veaus p_B sowie der Leckagen V und der Luftwege s. Das Motormoment M und der Reibwert µ kommen hier noch nicht in Betracht, weil in dieser Spanne noch keinerlei Einfluß von dem Motormoment auf die Schaltglieder ausgeübt wird.

Da die Beträge von t_E-t_S einerseits und t_S-t₀ andererseits meß­ technisch erfaßt werden können und die jeweiligen Niveaus des Hauptdruckes als vorgegeben anzusehen sind, ist es möglich, Ver­ änderungen beim Motormoment M und Reibwert µ einerseits und bei Leckagen V und Luftwegen s andererseits festzustellen. Weicht beispielsweise über eine bestimmte Betriebsdauer hinweg ein vor­ gegebener Sollwert für die Zeitspanne t_S-t₀ von einem gemessenen Ist-Wert ab, während die Zeitspanne t_E-t_S konstant bleibt, ist dies ein Hinweis auf Veränderungen bei den Leckagen V und den Luftwegen S. Als geeignete Maßnahme wird in diesem Fall erfin­ dungsgemäß vorgeschlagen, den Druck p_B zu erhöhen und ergänzend oder alternativ einen in der Steuereinrichtung vorgegebenen Soll- Wert für die Zeitspanne t_F-t₀ zu verändern. Mit diesen Maßnahmen wird also beim Schaltvorgang gezielt Einfluß auf die Phase der Vorbefüllung genommen.

Wenn durch die Steuereinrichtung festgestellt wird, daß ein für die Zeitspanne t_E-t_S gemessener Ist-Wert von einem vorgegebenen Soll-Wert abweicht und im gleichen Sinne eine Abweichung beim Be­ trag der Zeitspanne t_S-t₀ feststellbar ist, dann ist dies ein Hinweis darauf, daß das Motormoment M und/oder der Reibwert µ ei­ ne Änderung erfahren hat. Diese Aussage kann deshalb getroffen werden, weil bei einer derartigen gleichsinnigen Abweichung der gemessenen Zeitspannen innerhalb eines begrenzten Betriebsinter­ valls (maximal im Bereich einiger Stunden) Veränderungen der Luftwege s und der Leckagen V eine vernachlässigbare, den Betrieb des Getriebes in keiner Weise beeinflussenden Größenordnung auf­ weist. Für diese zuvor geschilderten Fälle wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Druckniveau p_F zu verändern, um so die Phase des Druckaufbaus in den Betätigungselementen je nach Abweichung zu verkürzen oder zu verlängern.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also eine Differenzierung der Ursachen für Änderungen in den den Schaltvorgang charakte­ risierenden Größen und dementsprechend eine zielgerechte Anpas­ sung für die Steuerung der hydraulischen Betätigungselemente. Auf diese Weise kann die einmal vorgenommene Abstimmung der Schalt­ qualität über die gesamte Betriebsdauer des Getriebes hinweg kon­ stant gehalten werden, und zwar sowohl für Hochschalt- als auch Rückschaltvorgänge.

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung eines automatischen Stufenwechselge­ triebes mittels einer mit Sensoren verbundenen Steuereinrich­ tung, durch die über hydraulische Betätigungselemente den ein­ zelnen Gangstufen zugeordnete Schaltglieder beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schaltvorgang,

• - ein erster Zeitpunkt (t₀) erfaßt wird, zu dem von der Steu­ ereinrichtung ein Schaltvorgang eingeleitet wird,
• - ein zweiter Zeitpunkt (t_S) erfaßt wird, zu dem eine Verände­ rung wenigstens einer den Betriebszustand des Getriebes cha­ rakterisierenden Größe durch einen Sensor festgestellt wird,
• - ein dritter Zeitpunkt (t_E) erfaßt wird, an dem der Schalt­ vorgang beendet ist,
• - der Betrag einer ersten Zeitspanne Δt_1ist (t_S-t₀) aus dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeit­ punkt bestimmt wird,
• - der Betrag einer zweiten Zeitspanne Δt_1ist (t_E-t_S) aus dem zeitlichen Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Zeitpunkt bestimmt wird,
• - die Beträge der Ist-Werte der ersten und zweiten Zeitspanne mit entsprechenden vorgegebenen Sollwerten verglichen wer­ den,
• - bei einer Sollwertabweichung von zumindest einer der Zeit­ spannen im folgenden Schaltvorgang wenigstens eine den Schaltvorgang beeinflussende Größe zur Angleichung von Ist-Wert und Soll-Wert verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim folgenden Schaltvorgang der die Betätigungselemente beauf­ schlagende hydraulische Druck zum Zeitpunkt der Einleitung des Schaltvorgangs (p_B) hinsichtlich seines Betrages im Vergleich zum vorhergehenden Schaltvorgang verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine der Vorbefüllung der Betätigungselemente zugeordnete Zeitspanne (t_F-t₀) ein zugehöriger Soll-Wert verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß inner­ halb der Zeitspanne (t_S-t_F) für die Befüllung der Betätigungs­ einrichtung der hydraulische Druck (pF) verändert wird.